新型地下跨季节复合储热系统性能规律

可再生能源受天气、地域、季节限制,具有间歇性和不稳定性属性,从而导致供需不匹配,跨季节储热是解决上述问题的有效方法.然而,传统地下跨季节储热具有储热方式单一、热量损失大等缺点,本文将水箱储热和地埋管储热相结合,组成新型跨季节复合储热系统.建立并通过实验验证了复合储热系统模型,在此基础上,分析了储/释热质量流量、储热体模匹配、地埋管数量和层间距以及土壤热导率等参数对储热体温度、储/释热量、储/释热功率和热量损失等的影响规律.结果表明,随着储/释热质量流量的增加,系统效率也逐渐增加;储热体规模匹配α值增加,系统效率随之上升,但水箱体积占比的提高,会导致热量损失增大,故储热体规模匹配需综合考虑,既要能达到较高的系统效率,获得较大的储/释热功率,又需尽量减少投资成本,同时降低热量损失;提高地埋管数量,有利于增加储/释热量,提升系统效率;地埋管层间距的增大,增加了储热体土壤体积,从而降低了储热温度,不利于释热的进行,导致系统效率降低;土壤热导率的增加,强化了土壤间热量传递,地埋管储热功率增加,储热峰值温度也因此提高,然而热量散失也加快,释热功率显著降低,导致系统效率下降.     

基于遗传算法的离心压缩机蜗壳参数化及多目标优化

排气蜗壳对离心压缩机的整体性能、工作范围有直接且不可忽视的影响.排气蜗壳由于其完全三维的、湍流的内部流动会引起蜗壳进口周向压力畸变,从而影响上游部件的流动稳定性.本工作针对先进压缩空气储能系统离心压缩机排气蜗壳进行多目标优化设计,提出了一种可变截面形状的参数化设计方法.以总压损失系数和静压恢复系数为优化目标变量,采用多个控制面和控制点的方式对离心压缩机蜗壳截面参数进行全周控制,结合最优拉丁超立方试验设计方法和全三维CFD数值方法生成样本空间,利用二代非支配排序遗传算法对Kriging近似模型进行多目标寻优,建立优化平台和优化方法.研究结果表明:优化后的截面形状能够减小通流截面旋涡中心的剪切应力,使排气蜗壳内部通流速度分布更加均匀;优化方案在设计工况下整级等熵效率提高了 0.45％,压比提高了 0.36％;与初始模型相比,优化后的排气蜗壳可以有效改善离心压缩机的整体性能.本研究有助于推动数值优化设计方法在离心压缩机排气蜗壳中的应用,为高性能、低总压损失离心压缩机的优化设计提供参考.     

沸石-液态水吸附储热系统的释热特性

吸附储热是一种有着较高储热密度和较低热损失的储热方式.沸石-液态水吸附储热系统以沸石颗粒作为储热介质,具有系统简单、换热性能好和储热密度大等优点.利用Fluent建立了反应器二维轴对称对流换热模型,分析了进水流速、反应器高径比和颗粒粒径对系统释热过程出口水温的影响.研究表明,在计算条件下,该系统能够获得最大70℃的温升幅度,且进口流速越小,温升幅度越大;高径比越大,温升幅度越大,当高径比≥1.5时,温升不再随高径比的增加而增大;此外,粒径越小,反应速率和温升幅度越大,也越有利于沸石与水的充分反应.本研究有助于完善固-液吸附过程释热特性,为沸石-液态水吸附储热系统的设计和应用提供理论指导.     

风光联合制热的系统设计分析

研究日用250 L、温度为55℃热水的某农场发现：单独风力机制热,需要匹配5 kW的风力制热系统;单独太阳能集热,需要匹配20 m²太阳能制热系统,且不能100%全年满足用户需求。太阳能集热的介入,能够有效提高风力制热系统制热效率,提升效果会随着风力机功率的增加而减弱;风力制热的介入,能够有效减小太阳能集热系统水温波动,提高系统稳定性。采用4 m²太阳能集热+4 kW的风力制热系统的风光联合制热系统能够满足用户制热需求,夏秋两季(2 160～6 552 h)内,采用4 m²太阳能集热+2 kW的风力制热就能满足制热需求,将多余的风能用于发电,每年累计发电量为2 193.2 kWh,每年创造1 228.2元的收益。     

铁轨重力储能系统效率影响因素研究

储能是建设以新能源为主体的新型电力系统的重要支撑技术,对实现“碳达峰碳中和”目标具有重要意义。铁轨重力储能属于物理储能,具有规模大、成本低、效率高、环境友好以及无自放电等优势,应用前景广阔。本工作基于MATLAB/Simulink搭建了铁轨重力储能系统模型,分析了系统各个部件在储能过程和释能过程中的能量损耗情况,研究了载重车辆质量、车辆速度、斜坡坡度、斜坡高度和滚动摩擦系数等因素对系统效率的影响及其变化规律。研究结果表明,车辆速度、斜坡坡度、斜坡高度和滚动摩擦系数对系统效率的影响十分显著,降低速度和滚动摩擦系数以及适当增加坡度和高度,可有效提高系统效率;在设计工况下,载重车辆160 t、车速20 km/h、斜坡高度200 m、斜坡坡度7°、滚动摩擦系数0.006,对应系统的输出功率为1.04 MW,系统效率达76.20%。     

基于大容量内存单片机的涡街流量变送器研制

涡街流量计存在易受管道振动干扰和难以测量小雷诺数流量的难题,需要开发更为复杂的数字信号处理算法予以解决。现有的涡街流量变送器的内存容量不足以实时实现这类算法,若在现有的系统上外扩内存,则无法满足低功耗的要求。为此,采用TI公司最新推出的66 KB大容量内存的超低功耗单片机MSP430F6459为核心,研制低功耗实时处理的涡街流量变送器系统。研制系统的功耗为2.693 mA,反应时间小于300 ms,满足低功耗和实时性的要求。测量涡街频率和电流输出电路的最大相对误差分别为0.4022%和0.0025%,HART通信模块可准确的调制和解调FSK信号,实现了大内存、低功耗、实时处理的高精度涡街流量变送器系统。     

基于时频分析的裂纹转子碰摩故障特征研究

为研究转子系统耦合故障特性,采用有限元方法建立了含有横向裂纹、转静碰摩的非线性转子动力学模型。首先研究了不同转速下裂纹、碰摩单一故障下转子系统的振动响应,其次研究了两种故障耦合情况下系统的振动响应特征。采用波形图、FFT谱图、瞬时频率和Hilbert-Huang时频谱(HHS)相结合的方法对故障转子振动信号进行了分析。分析结果表明:运用多种时频分析相结合的方法可以较为全面地了解转子的故障特征,裂纹转子在1/5、1/3临界转速时会发生较为明显的5X、3X谐波,且裂纹的产生会导致响应幅值增大,从而引起更为严重的碰摩。      

基于时频分析的裂纹转子碰摩故障特征研究

为研究转子系统耦合故障特性,采用有限元方法建立了含有横向裂纹、转静碰摩的非线性转子动力学模型。首先研究了不同转速下裂纹、碰摩单一故障下转子系统的振动响应,其次研究了两种故障耦合情况下系统的振动响应特征。采用波形图、FFT谱图、瞬时频率和Hilbert-Huang时频谱(HHS)相结合的方法对故障转子振动信号进行了分析。分析结果表明:运用多种时频分析相结合的方法可以较为全面地了解转子的故障特征,裂纹转子在1/5、1/3临界转速时会发生较为明显的5X、3X谐波,且裂纹的产生会导致响应幅值增大,从而引起更为严重的碰摩。      

室内走廊无线信号传播性能分析

为能更加准确有效地解决室内走廊中无线传感器网络节点部署、定位等问题。在楼道中对2.4 GHz无线信号的50帧数据进行传输,测试不同的发射高度、不同接收距离、不同的接收位置的数据接收情况。测试结果表明,在视距情况下,随着收发天线高度逐渐增加,无线信号的传输数据失真减少。当天线高度h=0 m时,数据失真严重,有效距离最短;当天线高度h=1.6 m时,数据基本无失真,尤其是在中间和左边位置,在整个50 m的楼道内都能进行有效传输。     

基于时频分析的裂纹转子碰摩故障特征研究

为研究转子系统耦合故障特性,采用有限元方法建立了含有横向裂纹、转静碰摩的非线性转子动力学模型。首先研究了不同转速下裂纹、碰摩单一故障下转子系统的振动响应,其次研究了两种故障耦合情况下系统的振动响应特征。采用波形图、FFT谱图、瞬时频率和Hilbert-Huang时频谱(HHS)相结合的方法对故障转子振动信号进行了分析。分析结果表明:运用多种时频分析相结合的方法可以较为全面地了解转子的故障特征,裂纹转子在1/5、1/3临界转速时会发生较为明显的5X、3X谐波,且裂纹的产生会导致响应幅值增大,从而引起更为严重的碰摩。 